人机工程学课件7作业空间与作业环境设计

坐姿作业空间
坐姿作业优点——持续长工作时间不易疲劳、 身体稳定性好、操作精度高、手脚可以并用作 业等。 适合以下作业：精细作业；施力较小的作业； 所需的工具、材料等在坐姿状态下易于拿到的 作业。 缺点——长时间的坐姿，尤其是不正确的坐姿 会对腰部产生不利影响。
1.上肢作业空间 作业空间的范围主要由上肢伸展的范围决定，这一范围又由 上肢伸展的方向和所要完成任务的性质决定。
2.下肢作业空间 与手操作相比，脚的操作力大，但精确度差，且活动范围较 小。一般脚操作限于踏板类装置。正常的脚作业空间位于身 体前侧，座高以下的区域，其舒适的作业空间取决于身体尺 寸与动作的性质。
坐姿作业空间
优点： • 可活动空间增大，适合来回走动和经常变换体位的作业； • 上肢力量增大，人体能输出较大的操纵力； • 不需要容膝空间，相对坐姿所需的作业空间更小。 适合于频繁的、短期的、中体力或重体力的作业 缺点——相对于坐姿容易疲劳。
热环境与人体热平衡
作业区的热环境是决定人的作业效能和健康的重要影 响因素。人所处的热环境条件主要包括空气的温度、 湿度、风速和热辐射这4种物理因素。另一方面，为了 使人对该热环境感到舒适，必须考虑人所具有的特性 ，还要加入人体代谢量和着衣量，一般将这6种因素称 为热环境六因素。 热环境的各因素是互相影响和补偿的，某一因素变化 对人体造成的影响，常可由另一因素的相应变化来补 偿。
舒适的热环境
舒适的风速
在工作人数不多的房间里，空气的最佳速度为0.3m/s，而在拥 挤的房间里为0.4m/s。室内温度和湿度很高时，空气流速最好 是1～2m/s。
改善热环境的措施
1.生产技术措施 (1)合理布置热源和疏散热源。应尽可能地将热源布置 在作业场所主导风向下风侧及天窗下面。高温半成品 和成品应及时运出室外。 (2)隔热。设置水幕(铁纱水幕、铁皮水幕)、水箱(流 动水箱、水炉门、串水板)、水凉亭、遮热板等。 (3)自然通风。主要设施有普通天窗、挡风天窗、井式 天窗和开敞式厂房等。 (4)降低湿度。在高温或低温环境中，在通风口设置去 湿器。 (5)机械通风。主要采用风扇、喷雾风扇、空气淋浴和 岗位送风等。 (6)设置空气调节设备。
作业空间概述
2.个体作业场所 个体作业场所——指操作者周围与作业有关的、包含设备 因素在内的作业区域。 要考虑到信息显示器、操纵控制器的安排设置，以使操纵 者能够适宜地获取信息、进行操作。
作业空间概述
3.总体作业空间 不同的个体作业场所的布置构成总体作业空间。反映的是 多个作业者或使用者之间作业的相互关系， 从大的范围来讲，就是把所需要的机器、设备和工具，按 照生产任务、工艺流程的特点和人的操作要求进行合理的 空间布局。 从小的范围来讲，就是合理设计工作岗位。
坐姿作业空间
坐姿作业空间 坐姿作业面的高度设计，应遵循以下基本原则：
·作业面的高度应能使人的上臂自然下垂，处于舒适放松的状态，下臂 一般应接近水平状态或略下斜，因此作业面的高度应该设计为在工作时 肘部所必的高度； ·作业面的高度使其下部的高度应该提供足够的大腿空间，应高于两腿 交叉时的膝高，使膝部可上下活动； ·如果可能，应该把作业面设计为可调的，以满足尺度不同的作业者。
作业场所的布置是在限定的作业空间内，设定合适的作业面后 ，显示器与控制器(或其他作业设备、元件)的定位与安排。
作业场所布置原则
1.重要性原则——根据人、机之间所交换信息的重要程度设计 产品，将最重要的设施布置在离操作者最近或最方便的位置， 保证操作者对重要信息和操作的准确和效率。 2.使用频率原则——根据人、机之间信息交换频率布置机器 。将信息交换频率高的设施布置在操作者近处，便于操作者观 察和操作。 3.功能原则——根据产品的功能进行布置，把具有相同或同 类功能的设施布置在一定区域内，以便于操作者学习、记忆和 管理。 4.使用顺序原则——根据人操作产品或观察显示器的顺序规 律布置设施，可使操作者作业方便、高效。 重要性和频率原则主要用于作业场所内设施的区域定位阶段， 而使用顺序和功能原则侧重于某一区域内各设施的布置。
其他姿势作业空间
作业者有时还需采用跪姿、俯卧姿、爬姿等一些特殊姿势 进行作业。跪姿、俯卧姿、爬姿，包括坐姿、立姿、坐立 姿交替的人体尺度数据，可通过GB/T 13547一一1992《工 作空间人体尺寸》查询和计算。 应根据作业特点和人体尺寸确定受限作业空间的最低尺寸 要求，一般根据第95百分位或更高百分位数的人体测量数 值进行设计，还应考虑不同季节、不同要求的着装对操作 的影响。
热环境与人体热平衡
人体的热平衡方程式为：S=M-W-H 式中 S——人体单位时间储热量； M——人体单位时间能量代谢量； W——人体单位时间所做的功； H一人体单位时间向体外散发的热量。 H值取决于人体的4种散热方式，即辐射热交换、对流 热交换、蒸发热交换和传导热交换。 当M>W+H时，人感到热；当M<W+H时，人感到冷；当 M=W+H时，人处于热平衡状态， 此时，人体皮肤温度在36.5℃左右，人感到舒适。
第七章
作业空间与作业环境设计
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作业空间概述
近身作业空间设计
作业空间设计
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作业场所布置原则
总体作的作业空间进行的。 人、机所占的空间称为作业空间。 1.近身作业空间 近身作业空间包括3种不同的空间范围： • (1)在规定位置上进行作业时，必须触及的空间，即作 业范围； • (2)人体作业或进行其他活动时(如进出工作岗位，在工 作岗位进行短暂的放松与休息等)人体自由活动所需的 范围，即作业活动空间； • (3)为了保证人体安全，避免人体与危险源(如机械传动 部位等)直接接触所需要的安全防护空间距离。
立姿作业空间
立姿作业空间影响因素： 上肢伸展方向、任务性质和着装；操作者的性别、年龄、种 族、残疾等因素。 实际中常根据操作者人群第5百分位的值来设计，使产品可满 足95%的人。
立姿作业空间
坐立姿交替作业空间
既要求坐姿的稳定体位以提高操作的精确度，又要 求体位易于改变的作业场合。 坐立交替的作业姿势可以避免由于长时间站姿操作 而引起的疲劳，又可以在较大的区域内活动以完成 作业，同时稳定的坐姿可以帮助作业本完成一些较 精细的作业。 只适合一些特殊的场合，综合坐姿和立姿的特点。 一般水平台面的高度为914～965mm，相应的座高为 508～762mm，此外距离坐面下约457mm的位置应设计 脚踏，以避免坐姿时双脚悬垂。
近身作业空间设计 应考虑的因素
3.作业姿势 坐姿、立姿和坐立交替结合姿势。 4.个体因素 设计作业空间还应考虑使用者性别、年龄、人种、体型因素 的差异。 5.维修活动 设计操作工位的作业空间时，必须考虑到维修活动对作业空 间的需要，维修活动空间是根据维修中的位置来考虑的。
近身作业空间设计 应考虑的因素
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热环境及其设计
噪声环境及其设计
作业环境设计
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振动环境及其设计
光环境及其设计
作业环境设计
作业环境包括照明、温度、湿度、噪声、振动、空气， 乃至重力、加速度、辐射等。 在进行人机工程设计时，除了协调人与产品之间的关系 外，还要营造一个使人舒适而又有利于作业的环境，使 人一机一环境系统达到最佳状态。 本章主要讨论温热、噪声、照明和振动环境对作业者和 作业的影响。
1.高温环境对人及其作业的影响 一般具有下列条件之一，即可认为是高温作业环境：在有热源 的生产场所中，热源的散热率大于20kcal(m³·h)；工作地的气 温，在寒冷地区超过32℃，在炎热地区超过35℃；工作地的热 辐射强度大于l cal (cm²·min)；工作地的气温超过30℃，相 对湿度超过80%。 在高温环境条件下，操作者知觉的速度和准确度以及反应能力 均会不同程度地下降。注意力不集中，烦躁不安、易于激动， 对工作的满意感大为降低。 高温环境对作业效率也有很大影响，大致在温度达27～32℃范 围时，主要使肌肉用力的工作效率下降；当温度高达32℃以上 时，需要注意力集中的工作以及精密工作的效率也开始下降。 有研究资料表明，夏季装有通风设备的工厂，生产量较之春秋 季降低3%；而缺少通风设备的同类工厂，产量则降低13%。在高 温环境中作业，不仅生产效率下降，而且还会诱发事故。
改善热环境的措施
2.保健措施 (1)供给饮料和补充营养。可供0.2%～0.3%的盐开水或 盐茶、盐汽水。饮料的温度以8～12℃为宜。饮用方式 以少量多次为好。由于在高温下劳动，能耗增加，所以 膳食总热量应达到3100～3300kcal。此外还应适当补充 蛋白质和维生素等。 (2)合理使用劳保用品。特殊高温作业须佩戴隔热面罩 和穿热反射服或冰服、风冷衣。在低温作业车间作业或 冬季在室外作业，应穿御寒服。御寒服应用热阻值大、 吸汗和透气性强的衣料制成，且衣服尺寸不宜过紧。如 穿御寒服影响操作时，可采用热辐射的方法御寒。 (3)进行适应性检査。就业前应进行职业适应性检查。 凡有心血管器质性病变的人均不适宜于高温作业。
舒适的热环境
舒适温度和允许温度
2)允许温度 • 允许温度通常是指基本上不影响人的工作效率 、身心健康和安全的温度范围。允许温度范围 一般是舒适温度土(3～5) ℃。 • 对于受低温环境条件影响最明显的手部精细操 作劳动，环境温度采用舒适温度为宜。
舒适的热环境
舒适的湿度
舒适的湿度一般力40%~60%。湿度在70%以上为高气湿，在30%以下为 低气温。在不同的空气湿度下，人的感觉不同，温度越高，高湿度的 空气对人的感觉和工作效率的消极影响越大。 根据相关研究，室内空气湿度φ(%)和室温t(℃)的关系可参考下式： Φ=188-7.2t ( 12.2< t< 26 )
热环境对作业者 及其作业的影响
舒适的热环境
舒适温度和允许温度
1)舒适温度 (1)季节不同，舒适温度不同，夏季偏高，冬季偏低。85%以上的 人感到舒适的夏季有效温度为20.5～22.8℃，冬季为18.3～ 21.1℃，大体相当于相对湿度50%时，夏季温度为(24土3) ℃，冬 季为(22土2) ℃。 (2)劳动强度不同，要求的舒适温度也不同。相对湿度为50%时， 某些劳动的舒适温度指标如下： • 坐着从事轻体力劳动时为16～24℃； • 站着从事轻体力劳动时为16～23℃； • 站着从事重体力劳动时为14～21℃； • 从事极重体力劳动(如伐木)时为14～18℃。 (3)衣着厚度不同，要求的舒适温度也不同。穿厚衣服对环境舒适 温度要求较低。 (4)不同地区的人由于在冷或热环境中长期生活，对冷或热环境已 习惯和适应。热带人稍偏高，寒带人稍偏低。 (5)不同性别、年龄的人对舒适温度的要求不同。女性的舒适温度 比男性高0.55℃，40岁以上的人比青年人高约0.55℃，老年人要 求更高。